Düngemittel sind für die Aufrechterhaltung der Ernteerträge unerlässlich, ihr Einsatz muss jedoch sorgfältig gesteuert werden, um eine rechtzeitige Nährstoffversorgung sicherzustellen, die auf den Bedarf der Pflanzen abgestimmt ist. Eine aktuelle Studie von Ngo und Kollegen, veröffentlicht in AoB PLANTS, vertieft sich in dieses Thema und konzentriert sich auf Tomaten und ihre Wachstumsreaktionen auf verschiedene Düngemittelanwendungen. Die Forscher beobachteten, wie Tomaten auf unterschiedliche Mengen an Stickstoff und Phosphor – Nährstoffen, die für die Pflanzengesundheit von entscheidender Bedeutung sind – sowohl aus organischen als auch aus anorganischen Quellen reagierten. Überraschenderweise stellten sie fest, dass die Mischung dieser Quellen zu einem schnellen und erheblichen Wachstum von Tomaten führen und gleichzeitig den Bedarf an zusätzlichem Stickstoff verringern kann.
Ngo und Kollegen entdeckten faszinierende Wechselwirkungen zwischen den Mengen an Phosphor (P) und Stickstoff (N) und ihren Quellen auf der Erde Wachstum von Tomatenpflanzen im Laufe der Zeit. Mithilfe hochmoderner Phänotypisierungstechniken für Triebe fanden sie heraus, dass verschiedene Formen von Phosphor – anorganisch, organisch oder eine Mischung aus beiden – die Menge an pflanzenverfügbarem Phosphor im Boden erheblich beeinflussen.
Überraschenderweise lieferten organische Quellen trotz gleicher Phosphorzufuhr zum Boden halb so viel pflanzenverfügbaren Phosphor wie die anorganische Quelle. Diese Lücke lässt sich dadurch erklären, dass nur etwa 37 % des gesamten Phosphors in der organischen Substanz für die Pflanzenaufnahme leicht verfügbar sind. Folglich führte dieser Unterschied in der anfänglichen Phosphorverfügbarkeit wahrscheinlich zu stärkeren Diskrepanzen bei Wachstum schießen zwischen Pflanzen, die unterschiedliche Phosphorquellen erhalten haben.
Allerdings wird die Darstellung im Verlauf der Wachstumszeitleiste immer dichter. Im Laufe der Zeit führte die kombinierte Verwendung anorganischer und organischer Quellen zu einem ähnlichen, wenn nicht sogar besseren Sprosswachstum als organischer Phosphor allein. Dies liegt daran, dass anorganische Quellen für einen schnellen Anfangsschub sorgen, während organische Quellen die Phosphorversorgung im Laufe der Zeit aufrechterhalten. Der gemischte Ansatz kann auch das Kohlenstoff-Phosphor-Verhältnis in Bodenverbesserungen verringern und so möglicherweise die mikrobielle Aktivität steigern und verbessern Phosphoraufnahme der Pflanze. Dieser Ansatz ebnet den Weg für nachhaltigere Düngemittelpraktiken, minimiert die Abhängigkeit von abgebauten Phosphorressourcen und fördert gleichzeitig das Recycling landwirtschaftlicher Abfälle.
Um die Komplexität noch weiter zu steigern, stellte das Team fest, dass die Stickstoffverfügbarkeit auch eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung des Triebwachstums spielt. Während die anorganische Phosphorquelle das frühe Triebwachstum förderte, erforderte die Aufrechterhaltung dieses Wachstums höhere Stickstoffwerte. Die organische Phosphorquelle, die zusätzlichen Stickstoff enthält, erwies sich in dieser Hinsicht als vorteilhaft und ermöglichte eine nachhaltige Pflanzenwachstums. Dies könnte bedeuten, dass organische Quellen wie Hühnermist indirekte Vorteile bieten könnten, indem sie zur Stickstoffernährung beitragen und so den Bedarf an herkömmlichen Stickstoffdüngern verringern.
Phosphor ist ein Problem. Der Einsatz von Phosphordünger trägt dazu bei, seine Konzentration im Boden zu erhöhen und so den Ernteertrag zu steigern. Allerdings kann die wiederholte Anwendung mit der Zeit zu einem Phosphorüberschuss führen, der Wasserquellen verunreinigen und sich negativ auf aquatische Ökosysteme und die menschliche Gesundheit auswirken kann. Daher besteht die Notwendigkeit, ein Gleichgewicht zwischen der Erhaltung der Ernteerträge und der Minderung der Umweltauswirkungen zu finden.
Traditionell wurden anorganische Phosphordünger aus endlichen Phosphatgesteinsvorkommen verwendet. Diese werden jedoch immer teurer und weniger zugänglich. Umgekehrt enthalten organische Materialien wie Weizenstroh und Geflügelmist, die häufig Nebenprodukte der Pflanzen- und Tierproduktion sind, eine hohe Konzentration an Nährstoffen, einschließlich Phosphor. Es besteht das Potenzial, diese organischen Materialien zu nutzen, um die Abhängigkeit von anorganischem Phosphor zu verringern und Abfälle einer Wiederverwendung zuzuführen.
Diese Erkenntnisse könnten erhebliche Auswirkungen auf haben eine nachhaltige Landwirtschaft. Durch das Verständnis der Auswirkungen verschiedener Nährstoffquellen auf Pflanzenwachstum, könnten wir möglicherweise die landwirtschaftlichen Praktiken optimieren, um die Erträge zu maximieren und gleichzeitig die Auswirkungen auf die Umwelt zu minimieren.
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Ngo, HTT, Cavagnaro, TR, Jewell, N., Brien, CJ, Berger, B. und Watts-Williams, SJ (2023) „Die Hochdurchsatz-Phänotypisierung von Trieben zeigt zeitliche Wachstumsreaktionen auf Stickstoff sowie anorganische und organische Phosphorquellen in Tomaten" AoB PLANTS, 15(2), p. Junge011. Verfügbar um: https://doi.org/10.1093/aobpla/plad011.
